Не все знают, что в истории нашей современной технократической цивилизации был период массового получения топлива (бензина, керосина и дизтоплива) из бурого угля и полезных ископаемых, близких к нему (лигнита). История этой технологии развивалась так.
История получения синтетической нефти
В 1913 году Фридрих Бергиус, впоследствии нобелевский лауреат, представил технологию создания синтетического топлива из углеводородов, таких как уголь и лигнит. Через два года он запустил первое производство, где применялся его метод. Позднее права на процесс «бергинизации» были приобретены крупными компаниями.
Процесс заключался в смешивании измельченного угля с катализаторами и добавками для получения суспензии, которая потом смешивалась с водородом, получаемым из угля. После этого смесь направлялась в реакторы, где поддерживались высокие температура и давление (до 450-485°C и давление до 500-700 атм.). В результате образовывалась синтетическая нефть, которая далее перерабатывалась для получения различных горючих веществ (топливо: средние и тяжелые масла, бензин и газы).
А попытки получить топливо из угля были еще раньше, в начале 19 века.
Если любую органику поместить в герметично закрытую емкость, а затем нагреть без доступа кислорода, то можно получить густую и загрязненную нефть. Естественно, что такой продукт будет содержать множество примесей, и для того чтобы преобразовать его в чистое топливо, потребуется сложная система из оборудования и фильтрации. В итоге процесс очистки будет занимать много времени, а количество конечного чистого топлива будет крайне ограниченным.
Процесс Бергиуса начал применяться в промышленности с середины 1910-х годов, а через 10-12 лет в практике стал использоваться метод Фишера–Тропша.
В 1926 году химики Франц Фишер и Ханс Тропш представили новую технологию, обладающую определенными преимуществами. Она позволила использовать как каменный, так и бурый уголь, месторождений которых в Германии было в избытке. К концу 1920-х годов процесс Фишера–Тропша был внедрен на различных предприятиях, что обеспечивало страну необходимыми энергетическими ресурсами.
Процесс Фишера–Тропша начинался с производства синтез-газа или водяного газа, представляющего собой смесь угарного газа и водорода. Это вещество получали путем переработки измельченного угля с перегретым водяным паром. Синтез-газ можно было производить и другими методами. Он мог использоваться непосредственно в двигателях внутреннего сгорания или преобразовываться в жидкое топливо через смешивание с другими компонентами. Хотя технология позволяла производить разнообразные виды топлива, экономически наилучшим вариантом оставался синтетический бензин.
В 1936 году в Германии была запущена программа, направленная на развитие синтетического топлива. Предполагалось создать несколько новых заводов, которые функционировали бы по этим двум основным технологиям. Это должно было увеличить производство горючего и уменьшить зависимость от импорта.
Термодинамические закономерности для синтеза по Фишеру-Тропшу оказались следующие:
- возможно образование из СО и H2 сложных углеводородов любой молекулярной массы.
- повышение общего давления в системе способствует образованию более тяжёлых продуктов, а увеличение парциального давления водорода в синтез-газе благоприятствует образованию алканов.
Первые заводы были введены в эксплуатацию в 1938 году, используя метод «бергинизации». В 1939 году начали работать несколько предприятий по технологии Фишера–Тропша. К 1940 году объем производства нового топлива достиг 70-80 тысяч баррелей в сутки, что удовлетворяло 1/3 потребностей страны. В последующие годы отрасль продолжала расти. Наивысший уровень производства был зафиксирован в 1944 году, когда 25 заводов произвели 5,7 миллиона тонн синтетического топлива.
Эту же технологию использовала и Япония во время Второй мировой войны.
Из-за развязанной войны Германии не поставляли нефть, но она сама обеспечивала свои потребности для техники на заводах синтетического топлива из угля.
В мае 1944 года бомбардировки заводов, продолжавшиеся несколько месяцев, нанесут серьёзный ущерб этой отрасли и усугубили положение нацистов. К весне 1945 года оставшиеся предприятия по производству синтетического топлива остановили свою работу, и позже страны-победители запретили восстановление этого производства.
Но специалистов и технологию перевезли в США. В 1950 году был пущен завод в Браунсвилле (Техас) мощностью 360 тыс. т в год. В 1955 году южноафриканская компания Sasol построила собственное производство. В СССР, в Новочеркасске с 1952 году работала установка мощностью около 50 тыс. т в год, использующая вывезенное из Германии оборудование.
Синтетическое топливо в промышленных масштабах пытаются получить и сейчас. Причем, совершенно экологическим способом, из углекислого газа и воды (предварительно подвергнув ее гидролизу).
Компания Atmosfair из Германии, при поддержке федерального министерства экологии и компании Siemens, разработала и реализовала проект «зеленого» завода по производству авиационного топлива. К началу 2022 года планировалось, что завод Atmosfair достигнет проектной мощности, составившей примерно 8 баррелей авиатоплива в день. Ожидалось, что стоимость такого топлива составит около 5 евро за литр, что значительно выше цены на обычный авиационный керосин.
В настоящее время лишь в ЮАР производят этим методом 5-6 млн т/год углеводородов.
В наше время метод Фишера-Тропша начали использовать для получения водорода.
В 2023 году в Австралии начало работу промышленное производство водорода в рамках проекта Hydrogen Energy Supply Chain (HESC). Этот проект включает этапы:
- Первоначально осуществляется добыча бурого угля на шахте Loy Yang, расположенной в штате Виктория на юго-востоке Австралии. Далее уголь подвергается измельчению и газификации. В ходе этой процедуры, при взаимодействии угля с кислородом при высоком давлении, образуется синтез-газ, состоящий из монооксида углерода (CO) и водорода (H2).
- Следующим этапом является выделение водорода, который получается в результате обработки синтез-газа паром. Полученный газообразный водород транспортируется в высоконапорных емкостях в порт Гастингс, откуда после сжижения при температуре -253 градуса Цельсия он будет отправлен в порт Кобе, расположенный на японском острове Хансю.
Гипотеза синтеза нефти в недрах Земли
К чему такой длинный экскурс в технологию, которую забыли, а сейчас пытаются возобновить производство синтетического топлива? К тому, что в недрах Земли могут происходить аналогичные процессы, где из метана, воды и других газов под воздействием высокой температуры и при высоком давлении может и должна образоваться нефть.
Ее уже добытый объем, разведанные месторождения и потенциально неразведанные на большой глубине говорят, что из органики, которая ранее росла и бегала на поверхности Земли - столько нефти образоваться не может, тем более в таких локальных областях месторождений. Это все благодаря синтезу внутри земных пластов. Не исключено, что мы добываем лишь верхние их выходы к поверхности. И нефти глубже еще больше, которая под давлением по разломам поднимается к поверхности.
Ученые в 20 веке лишь воспроизвели природные условия синтеза нефти в недрах Земли. И после того, как на практике появились доказательства дегазации Земли водородом (по теории В.Ларина), эта модель синтеза нефти по Фишеру-Тропшу внутри Земли не кажется фантастической. Водорода выходит достаточно много.